WO2017077992A1 - 水素水サーバー - Google Patents

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WO2017077992A1
WO2017077992A1 PCT/JP2016/082377 JP2016082377W WO2017077992A1 WO 2017077992 A1 WO2017077992 A1 WO 2017077992A1 JP 2016082377 W JP2016082377 W JP 2016082377W WO 2017077992 A1 WO2017077992 A1 WO 2017077992A1
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water
hydrogen water
hydrogen
tank
path
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PCT/JP2016/082377
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Inventor
孝士 橘
Original Assignee
株式会社日本トリム
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods

Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen water server that provides hydrogen water generated by electrolysis.
  • the hydrogen water generating device disclosed in Patent Document 1 has a configuration in which water is electrolyzed in an electrolytic cell according to a user's request, and the generated hydrogen water is discharged.
  • a high electrolysis current is supplied to the power feeding body of the electrolytic cell because it is necessary to generate the discharged hydrogen water in a short time.
  • active electrolysis is performed in the electrolytic cell, and large bubbles of hydrogen gas are generated in the cathode chamber.
  • such a large hydrogen gas has a high buoyancy and therefore tends to have a short time in the electrolyzed water. For this reason, most of the generated hydrogen gas is discharged together with the electrolyzed water without dissolving in the electrolyzed water, and it may be difficult to supply hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration.
  • the present invention has been devised in view of the above circumstances, and provides a hydrogen water server that can supply hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration in response to a user's request in place of a conventional hydrogen water generator. This is the main purpose.
  • the hydrogen water server of the present invention is divided into a cathode chamber in which a cathode feeder is disposed and an anode chamber in which an anode feeder is disposed by a diaphragm, and hydrogen is electrolyzed in the cathode chamber by electrolyzing the supplied water.
  • An electrolytic cell that generates dissolved hydrogen water, a tank that stores the hydrogen water generated in the cathode chamber, and a circulation path that is a flow path for circulating hydrogen water between the tank and the electrolytic cell;
  • a water discharge path which is connected to the cathode chamber and discharges hydrogen water generated in the cathode chamber, and electrolyzes the hydrogen water circulating in the circulation path in the electrolytic cell,
  • the first electrolytic current supplied to the anode power supply and the cathode power supply in the first mode is supplied to the anode power supply and the cathode power supply in the second mode. It is characterized by being smaller than the electrolysis current.
  • the water discharge path is preferably a flow path branched from the circulation path from the cathode chamber to the tank.
  • a part or all of the flow path of the hydrogen water flowing out from the cathode chamber is used as the circulation path or the water discharge path at a branching portion where the water discharge path branches from the circulation path. It is desirable to provide a flow path switching valve for switching.
  • an exhaust means for exhausting oxygen gas generated in the anode chamber is disposed in the circulation path from the anode chamber to the tank.
  • a flow rate adjusting valve for adjusting the amount of water flowing through the circulation path is disposed in the circulation path from the anode chamber to the tank.
  • the diaphragm preferably includes a solid polymer film.
  • a ratio of the second electrolysis current to the first electrolysis current is 2.5 to 7.0.
  • the hydrogen water server of the present invention circulates hydrogen water between an electrolytic cell divided into a cathode chamber and an anode chamber by a diaphragm, a tank for storing hydrogen water generated in the cathode chamber, and the tank and the electrolytic cell. And a circulation path that is a flow path. And it has the 1st mode which raises the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water stored in a tank by electrolyzing the hydrogen water which circulates through a circulation path with an electrolysis tank. Furthermore, the hydrogen water server has a water discharge path for discharging the hydrogen water generated in the cathode chamber, further electrolyzes the hydrogen water supplied from the tank in the electrolytic cell, and discharges the hydrogen water generated in the cathode chamber. And a second mode for discharging water. Therefore, hydrogen water can be provided at any time according to the user's request, and the usability is improved.
  • the first electrolysis current supplied to the anode feeder and the cathode feeder in the first mode is smaller than the second electrolysis current supplied to the anode feeder and the cathode feeder in the second mode. For this reason, in the first mode, small bubble hydrogen gas is generated in the cathode chamber as compared with the second mode. Such small hydrogen gas has a small buoyancy and therefore tends to stay in the electrolyzed water for a long time, and is easily dissolved in the electrolyzed water. Therefore, it is possible to easily generate hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration in the first mode.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of each unit and the flow of water in the third mode of the hydrogen water server, following FIG. 4.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of each unit and the flow of water in the third mode of the hydrogen water server, following FIG. 5.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the hydrogen water server 1 of the present embodiment.
  • the hydrogen water server 1 is a device that stores hydrogen water in which hydrogen is dissolved so that it can be provided as needed.
  • the hydrogen water provided by the hydrogen water server 1 can be used as drinking or cooking water.
  • the hydrogen water server 1 includes a water purification filter 2, a tank 3, and an electrolytic cell 4.
  • the water filter 2 purifies the water supplied to the tank 3.
  • the water purification filter 2 is configured to be replaceable by attaching to and detaching from the main body of the hydrogen water server 1.
  • the water purification filter 2 is provided in the water intake path 11 on the upstream side of the tank 3.
  • Raw water is supplied to the water intake path 11.
  • As the raw water tap water is generally used, but well water, ground water, and the like can be used.
  • the water inlet path 11 has a water inlet valve 21.
  • the water inlet valve 21 controls the amount of water flow to the hydrogen water server 1.
  • the water purification filter 2 of the present embodiment includes a prefilter 2A, a carbon (activated carbon) filter 2B, and a hollow fiber membrane filter 2C.
  • the pre-filter 2A is arranged on the most upstream side, and removes a material of 0.5 ⁇ m or more contained in raw water, for example.
  • the carbon filter 2B is disposed on the downstream side of the prefilter 2A, and removes the substance that has passed through the prefilter 2A by adsorption.
  • the hollow fiber membrane filter 2C is disposed on the downstream side of the carbon filter 2B, and removes, for example, a 0.1 ⁇ m or more substance that has passed through the pre-filter 2A and the carbon filter 2B.
  • Tank 3 stores the water that has passed through the water purification filter 2. By appropriately controlling the opening and closing of the water inlet valve 21, the amount of water stored in the tank 3 is optimized.
  • a circulation path 12 is provided between the tank 3 and the electrolytic cell 4.
  • the circulation path 12 is a flow path for circulating water between the tank 3 and the electrolytic cell 4.
  • the water stored in the tank 3 is supplied to the electrolytic cell 4 through the circulation path 12 and electrolyzed, and then returns to the tank 3 through the circulation path 12.
  • the electrolytic cell 4 generates hydrogen water by electrolyzing the water supplied from the tank 3.
  • the electrolytic cell 4 includes an electrolysis chamber 40, an anode power supply 41, a cathode power supply 42, and a diaphragm 43.
  • the electrolytic chamber 40 is divided by a diaphragm 43 into an anode chamber 40A on the anode power supply 41 side and a cathode chamber 40B on the cathode power supply 42 side.
  • anode power supply 41 and the cathode power supply 42 for example, a surface in which a platinum plating layer is formed on the surface of a net-like metal such as an expanded metal made of titanium or the like is applied.
  • a net-like anode power supply 41 and cathode power supply 42 can distribute water to the surface of the diaphragm 43 while sandwiching the diaphragm 43, and promote electrolysis in the electrolytic chamber 40.
  • the platinum plating layer prevents the oxidation of titanium.
  • the diaphragm 43 for example, a solid polymer material made of a fluorine-based resin having a sulfonic acid group is appropriately used. On both surfaces of the diaphragm 43, plating layers made of platinum are formed. The plating layer of the diaphragm 43 is in contact with and electrically connected to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42. The diaphragm 43 allows ions generated by electrolysis to pass through. The anode power supply 41 and the cathode power supply 42 are electrically connected via the diaphragm 43. When the diaphragm 43 made of a solid polymer material is applied, the dissolved hydrogen concentration can be increased without increasing the pH value of the hydrogen water.
  • Electrolysis in the electrolysis chamber 40 generates oxygen gas in the anode chamber 40A and hydrogen gas in the cathode chamber 40B.
  • hydrogen gas generated in the cathode chamber 40B is dissolved in the electrolyzed water in the cathode chamber 40B, and hydrogen water is generated.
  • the hydrogen water generated with such electrolysis is referred to as “electrolytic hydrogen water”.
  • the circulation path 12 includes circulation paths 12 a, 12 b and 12 c disposed on the upstream side of the electrolytic cell 4 and circulation paths 12 d and 12 e disposed on the downstream side of the electrolytic tank 4.
  • the circulation path 12a is connected to the tank 3 at one upstream end and branches to the circulation paths 12b and 12c at the other downstream end.
  • a pump 22 is provided in the circulation path 12a. The pump 22 drives the water in the circulation path 12 to circulate in the circulation path 12.
  • the circulation path 12b is connected to the anode chamber 40A on the downstream side, and the circulation path 12c is connected to the cathode chamber 40B on the downstream side.
  • a flow rate sensor 27A is provided in the circulation path 12b, and a flow rate sensor 27B is provided in the circulation path 12c.
  • the flow sensor 27A detects the flow rate of water flowing into the anode chamber 40A.
  • the flow sensor 27B detects the flow rate of water flowing into the cathode chamber 40B.
  • the circulation path 12d is connected to the anode chamber 40A at one upstream end and is connected to the tank 3 at the other downstream end.
  • the circulation path 12e is connected to the cathode chamber 40B at one upstream end, and is connected to the tank 3 at the other downstream end.
  • the hydrogen water server 1 includes a water discharge path 13 connected to the cathode chamber 40B.
  • the water discharge path 13 is a flow path for discharging the hydrogen water generated in the cathode chamber 40B.
  • the water discharge path 13 of the present embodiment is connected to the cathode chamber 40B via one end side of the circulation path 12e.
  • the water discharge path 13 may be directly connected to the cathode chamber 40B.
  • a water discharge port 13 a is provided at the front end side of the water discharge path 13.
  • a space in which the cup 100 or the like can be placed is formed below the water discharge port 13a, and a tray 13b for collecting water spilled from the cup 100 is provided.
  • the hydrogen water server 1 of the present invention stores the hydrogen water circulating in the circulation path 12 in the tank 3 while increasing the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water by electrolyzing the water in the electrolytic cell 4.
  • the hydrogen water thus generated can be provided to the user via the water discharge path 13. Therefore, it becomes possible to provide hydrogen water as needed according to the user's request, and the usability of the hydrogen water server 1 is improved.
  • FIG. 2 shows the electrical configuration of the hydrogen water server 1.
  • the hydrogen water server 1 includes an operation unit 5 that is operated by a user, and a control unit 6 that controls each part such as a water inlet valve 21, an anode power supply 41, and a cathode power supply 42.
  • the operation unit 5 includes a switch operated by a user or a touch panel for detecting capacitance (not shown).
  • the user can set, for example, an operation mode of the hydrogen water server 1 described later by operating the operation unit 5.
  • the operation unit 5 When the operation unit 5 is operated by the user, the operation unit 5 outputs a corresponding electrical signal to the control unit 6.
  • the control unit 6 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes various arithmetic processes, information processing, and the like, a program that controls the operation of the CPU, and a memory that stores various information.
  • a current detection unit 44 is provided on the current supply line between the anode power supply 41 and the control unit 6.
  • the current detection unit 44 may be provided in a current supply line between the cathode power supply body 42 and the control unit 6.
  • the current detection unit 44 detects the electrolytic current I supplied to the anode power supply body 41 and the cathode power supply body 42 and outputs an electric signal corresponding to the value to the control unit 6.
  • the controller 6 controls the DC voltage applied to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 based on the electric signal output from the current detection means 44, for example. More specifically, the control unit 6 determines the anode power supply 41 and the cathode power supply so that the electrolysis current I detected by the current detection means 44 has a desired value according to the preset dissolved hydrogen concentration.
  • the DC voltage applied to 42 is feedback controlled. For example, when the electrolysis current I is excessive, the control unit 6 decreases the voltage, and when the electrolysis current I is excessive, the control unit 6 increases the voltage. Thereby, the electrolysis current I supplied to the anode power supply body 41 and the cathode power supply body 42 is appropriately controlled.
  • the controller 6 controls the opening and closing of the water inlet valve 21 based on the electrical signal output from the water amount sensor 31.
  • the water amount sensor 31 is provided in the upper part of the tank 3.
  • the water amount sensor 31 has a float that floats on water.
  • the water amount sensor 31 is provided in the upper part of the tank 3 and outputs an electrical signal to that effect to the control unit 6 when the amount of water stored in the tank 3 is substantially full.
  • the control unit 6 controls the water inlet valve 21 to be in an open state when it does not receive an electric signal indicating that the water level is in the above-described state from the water amount sensor 31. Thereby, the tank 3 is appropriately replenished with water, and the amount of stored water is maintained appropriately.
  • the control unit 6 When the hydrogen water stored in the tank 3 is consumed, based on the electrical signal output from the water amount sensor 31, the control unit 6 opens the water inlet valve 21 and the tank 3 is replenished with water from the water inlet path 11. The At this time, since the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water stored in the tank 3 decreases, the control unit 6 circulates again the hydrogen water stored in the tank 3 through the circulation path 12 between the tank 3 and the electrolytic cell 4. Then, the electrolytic cell 4 is electrolyzed to increase the dissolved hydrogen concentration.
  • the control unit 6 controls the drive voltage of the pump 22. At this time, the control unit 6 controls the drive voltage of the pump 22 while monitoring the flow rate detected by the flow rate sensors 27A and 27B. Thereby, the hydrogen water stored in the tank 3 circulates in the circulation path 12 between the tank 3 and the electrolytic cell 4, and the electrolytic chamber is filled in the anode chamber 40A and the cathode chamber 40B. Further, the control unit 6 applies an electrolytic voltage to the anode power supply body 41 and the cathode power supply body 42. Thereby, the electrolyzed water supplied to the electrolytic cell 4 is further electrolyzed, and the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water stored in the tank 3 can be maintained high.
  • the hydrogen water server 1 operates as a first mode in which the hydrogen water circulating in the circulation path 12 is electrolyzed in the electrolytic cell 4 to increase the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water stored in the tank 3 as an operation mode, 3 has a “second mode” for discharging the hydrogen water stored in 3 from the water discharge path 13.
  • the hydrogen water supplied from the tank 3 to the electrolytic cell 4 is further electrolyzed, and the hydrogen water generated in the cathode chamber 40 ⁇ / b> B is discharged from the water discharge path 13.
  • the operation time in the first mode is longer than the operation time in the second mode.
  • the first electrolysis current supplied to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 in the first mode and the second electrolysis current supplied to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 in the second mode are: It is controlled by the control unit 6.
  • the first electrolysis current in the first mode is smaller than the second electrolysis current in the second mode. For this reason, in the first mode, hydrogen gas in small bubbles is generated to such an extent that it is difficult to visually confirm in the cathode chamber 40B. Such small hydrogen gas has a tendency to stay in the electrolyzed water for a long time because of its low buoyancy, and is easily dissolved in the electrolyzed water. Therefore, it is possible to easily generate hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration in the first mode.
  • the hydrogen water server 1 due to the first electrolysis current being smaller than the second electrolysis current, hydrogen gas generated in the cathode chamber 40B per unit time in the first mode is reduced.
  • the first mode is performed separately from the discharge of hydrogen water in the second mode, and the first mode can be executed at any time when hydrogen water is not discharged in the second mode. For this reason, the hydrogen water server 1 can be operated in the first mode for a long time. In such an operation state of the hydrogen water server 1, since the first electrolysis current in the first mode executed for a long time is smaller than the second electrolysis current, the power consumption of the hydrogen water server 1 is Can be suppressed.
  • the hydrogen gas that could not be dissolved in the hydrogen water becomes relatively large bubbles and is discharged from the water discharge path together with the hydrogen water.
  • Such bubble-like hydrogen gas can be confirmed visually, and the user can visually confirm that the discharged water is hydrogen water.
  • a preferable range of the first electrolysis current is, for example, 1 to 2A.
  • minute bubble hydrogen gas is generated in the cathode chamber 40B in the first mode.
  • Such hydrogen gas in a bubble state is easily dissolved in the electrolyzed water in the cathode chamber 40B, and the dissolved hydrogen concentration can be increased efficiently.
  • a preferable range of the second electrolysis current is, for example, 5 to 7A.
  • the ratio of the second electrolysis current to the first electrolysis current is preferably 2.5 to 7.0.
  • the water discharge path 13 is a flow path branched from the circulation path 12e from the cathode chamber 40B to the tank 3. Thereby, the structure of the hydrogen water server 1 is simplified.
  • a flow path switching valve 23 is arranged at a branching part 12f where the water discharge path 13 branches from the circulation path 12e.
  • a so-called three-way valve can be applied to the flow path switching valve 23.
  • the flow path switching valve 23 is controlled by the control unit 6 in accordance with the operation mode of the hydrogen water server 1 and switches part or all of the flow path downstream from the branching part 12 f to the circulation path 12 e or the water discharge path 13. That is, in the first mode, the entire flow path on the downstream side of the branch portion 12f is the circulation path 12e. In the second mode, a part or all of the flow path on the downstream side of the branch portion 12 f is switched to the water discharge path 13. Thereby, switching of a flow path can be realized with a simple configuration.
  • an exhaust means 24 is disposed in the circulation path 12d from the anode chamber 40A to the tank 3.
  • the exhaust means 24 includes a so-called gas vent valve having a function of separating and discharging only gas from the water of the circulation path 12d. Oxygen gas generated in the anode chamber 40A due to electrolysis in the electrolytic cell 4 is discharged outside the circulation path 12 by the exhaust means 24. Thereby, the anode chamber 40A is always filled with water required for electrolysis, and electrolysis in the electrolytic cell 4 can be efficiently performed.
  • a flow rate adjustment valve 25 is arranged in the circulation path 12d from the anode chamber 40A to the tank 3.
  • the flow rate adjustment valve 25 is provided closer to the tank 3 than the exhaust means 24.
  • the flow rate adjusting valve 25 is controlled by the control unit 6 and adjusts the amount of water flowing through the circulation path 12d. For example, in the first mode, the flow of the electrolytic water returning from the anode chamber 40 ⁇ / b> A to the tank 3 is prevented by closing the flow rate adjustment valve 25.
  • a cooling device 7 is connected to the tank 3.
  • the cooling device 7 cools the tank 3 by cooling the refrigerant and supplying it to the outer wall of the tank 3.
  • the operation of the cooling device 7 is controlled by the control unit 6.
  • the hydrogen water stored in the tank 3 is cooled to a desired temperature by the cooling device 7. Accordingly, it is possible to provide cooled hydrogen water as needed according to the user's request, and the usability of the hydrogen water server 1 is improved.
  • the hydrogen water stored in the tank 3 is periodically replaced under the control of the control unit 6. In replacing the hydrogen water, first, the hydrogen water stored in the tank 3 is discharged, and then new water is supplied to the tank 3 from the water inlet path 11.
  • a drainage path 14 for discharging hydrogen water is connected to the tank 3.
  • the tank 3 and the drainage path 14 are connected via a part of the circulation path 12a.
  • the tank 3 and the drainage path 14 may be directly connected.
  • the drainage path 14 is provided with a drainage valve 26.
  • the drain valve 26 is controlled by the control unit 6 to open and close. When the drain valve 26 is opened, the hydrogen water stored in the tank 3 is discharged from the drain port 14a.
  • the receiving tray 13b is connected to the drainage path 14 via the path 13c.
  • the water collected by the tray part 13b is discharged from the drainage path 14 via the path 13c.
  • FIG. 3 shows the operation of each part of the hydrogen water server 1 and the flow of water in the first mode.
  • the region filled with water is indicated by thin hatching (hereinafter, the same applies to FIGS. 4 to 6).
  • the flow path on the tank 3 side of the flow path switching valve 23 is opened, and the flow path on the water discharge path 13 side is closed. Further, the drain valve 26 is closed, and the water inlet valve 21 is appropriately opened and closed according to the amount of water stored in the tank 3.
  • the flow rate adjustment valve 25 is closed.
  • oxygen gas generated by electrolysis in the anode chamber 40A moves upward in the circulation path 12d and is discharged from the exhaust means 24. Since the internal space of the hydrogen water server 1 is not sealed from the outside, the oxygen gas discharged from the exhaust means 24 is released to the atmosphere outside the hydrogen water server 1.
  • the flow rate adjustment valve 25 since the flow rate adjustment valve 25 is closed, the flow of electrolytic water returning from the anode chamber 40A to the tank 3 is prevented. Thereby, the electrolyzed water in the anode chamber 40A that does not contribute to the increase in the dissolved hydrogen concentration does not return to the tank 3, so that the dissolved hydrogen concentration in the hydrogen water in the tank 3 can be efficiently increased.
  • the flow rate adjustment valve 25 in the first mode is not limited to a completely closed state, and the amount of electrolytic water returning from the anode chamber 40A to the tank 3 is greater than the amount of electrolytic water returning from the cathode chamber 40B to the tank 3. Alternatively, the flow rate may be controlled so as to be reduced.
  • FIG. 4 shows the operation of each part of the hydrogen water server 1 and the flow of water in the second mode.
  • the flow path of the hydrogen water that has passed through the cathode chamber 40B is switched by the flow path switching valve 23 from the state of the first mode shown in FIG. That is, in the second mode, the flow path on the tank 3 side is closed, and the flow path on the water discharge path 13 side is opened.
  • the pump 22 is driven in this state, the hydrogen water that has passed through the cathode chamber 40B flows into the water discharge path 13 and is discharged from the water discharge port 13a.
  • control unit 6 feedback-controls the electrolysis voltage applied to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 so that the electrolysis current detected by the current detection means 44 becomes the second electrolysis current.
  • electrolysis in the electrolytic cell 4 becomes active, a large amount of hydrogen gas H is generated in the cathode chamber 40B, and hydrogen water containing hydrogen gas H in the form of bubbles is discharged from the water discharge port 13a.
  • the oxygen gas generated in the anode chamber 40A passes through the circulation path 12d and is discharged from the exhaust means 24.
  • the hydrogen water server 1 has a third mode in which the tank 3, the electrolytic cell 4, the circulation path 12, the water discharge path 13, the drainage path 14 and the like are sterilized as an operation mode.
  • FIG 5 and 6 show the operation of each part of the hydrogen water server 1 and the flow of water in the third mode in time series.
  • the third mode water in the tank 3 and the circulation path 12 is heated and circulated, and parts such as the tank 3, the electrolytic cell 4, and the circulation path 12 are sterilized by heating. Thereby, propagation of bacteria etc. in each part in hydrogen water server 1 is controlled.
  • the third mode is periodically executed under the control of the control unit 6. For example, the third mode is executed every day at midnight. For example, the time zone for executing the third mode can be appropriately set by the user operating the operation unit 5.
  • the tank 3 is provided with a heater (heating means) 8 for heating water in the third mode.
  • the heater 8 generates heat due to Joule heat, and heats the water stored in the tank 3.
  • a heater (heating means) 8 ⁇ / b> A is provided between the tank 3 and the pump 22 in the circulation path 12.
  • the heater 8 ⁇ / b> A is provided in a part of the pipe constituting the circulation path 12.
  • the heater 8A generates heat due to Joule heat and heats water in the circulation path 12.
  • the heaters 8 and 8A are controlled by the control unit 6. Only one of the heaters 8 and 8A may be applied as the heating means.
  • control unit 6 controls the heaters 8 and 8A to heat the water stored in the tank 3 and the water in the circulation path 12. Thereby, hot water is generated in the tank 3 and the circulation path 12, the inside of the tank 3 and the circulation path 12 is sterilized by the hot water, and the growth of bacteria and the like is suppressed.
  • the state of the flow path switching valve 23 and the drain valve 26 is initially controlled to be equal to that in the first mode by the control unit 6. That is, the flow path on the tank 3 side of the flow path switching valve 23 is opened, and the flow path on the water discharge path 13 side is closed. The drain valve 26 is closed. Further, in the third mode, the flow rate adjustment valve 25 is opened.
  • the pump 22 is driven in this state, sufficient hot water is supplied also to the anode chamber 40A, the flow sensor 27A, and the circulation paths 12b and 12d, and the anode chamber 40A, the flow sensor 27A, the circulation paths 12b and 12d, etc. are heated. Sterilized by water. At this time, the flow rate of hot water supplied to the anode chamber 40A is detected by the flow rate sensor 27A, and the flow rate of hot water supplied to the cathode chamber 40B is detected by the flow rate sensor 27B, and monitored by the control unit 6.
  • the flow rate of hot water supplied to the anode chamber 40A is preferably set to be equal to the flow rate of hot water supplied to the cathode chamber 40B. Accordingly, the same amount of hot water as that of the cathode chamber 40B is supplied to the anode chamber 40A, and the anode chamber 40A and the circulation paths 12a and 12b can be sufficiently sterilized.
  • the water stored in the tank 3 from the drain port 14a is opened in advance. A part of may be discharged. In this case, since the amount of water to be heated is small, heating can be completed in a short time and with a small amount of power.
  • the hot water in the tank 3 in the third mode contains water vapor.
  • the upper region of the tank 3 where hot water resulting from the reduction of the amount of water stored in the tank 3 is not immersed is sterilized with water vapor.
  • the water amount sensor 31 and the ceiling wall 33 are sterilized with water vapor.
  • the temperature of the hot water is preferably 75 ° C. or higher, for example.
  • the control unit 6 determines that the sterilization of the electrolytic cell 4, the circulation path 12, and the like is completed, and the heater 8 And 8A are turned off, the heating is finished, and the driving of the pump 22 is finished. And as FIG. 6 shows, the control part 6 opens the drain valve 26, and discharges hot water from the tank 3, the circulation path 12, and the electrolytic cell 4 grade
  • the water discharge path 13 and the drainage path 14 are sterilized by the hot water passing through the water discharge path 13 and the drainage path 14. Moreover, the hot water discharged from the spout 13a is collected by the tray 13b, passes through the path 13c, and reaches the drain path 14. Thereby, the saucer part 13b and the path
  • the control unit 6 controls the drive voltage of the pump 22 while monitoring the flow rate detected by the flow rate sensors 27A and 27B. Thereby, the amount of hot water flowing through the circulation path 12 and the electrolytic cell 4 is managed by the control unit 6.
  • the control unit 6 can grasp the progress of sterilization of the circulation path 12 and the electrolytic cell 4 based on the amount of hot water flowing through the circulation path 12 and the electrolytic cell 4, and can appropriately end the sterilization mode.
  • the control unit 6 stops the pump 22 and opens the flow rate adjustment valve 25 and the bypass valve 28. Thereby, the hot water in the circulation paths 12b and 12d and the anode chamber 40A is discharged from the drainage path 14.
  • an ultraviolet LED (ultraviolet irradiation means) 34 is provided on the top wall 33 of the tank 3.
  • the ultraviolet LED 34 is a light emitting diode that is controlled by the control unit 6 to emit ultraviolet rays.
  • the inside of the tank 3 is sterilized by the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet LED 34.
  • the ultraviolet LED 34 may be provided in the circulation path 12 or the electrolytic cell 4 in addition to the tank 3.
  • the ultraviolet LED 34 can be turned on in the electrolyzed water generation mode and the sterilization mode.
  • the ultraviolet LED 34 may be configured to be constantly or periodically lit.
  • the hydrogen water server 1 of the present embodiment has been described in detail.
  • the present invention is not limited to the specific embodiment described above, and can be implemented in various forms. That is, the hydrogen water server 1 is divided into an anode chamber 40A and a cathode chamber 40B at least by a diaphragm 43, and an electrolytic cell 4 that generates hydrogen water in the cathode chamber 40B by electrolyzing the supplied water, and a cathode
  • the tank 3 that stores the hydrogen water generated in the chamber 40B, the circulation path 12 that is a flow path for circulating the hydrogen water between the tank 3 and the electrolytic cell 4, and the cathode chamber 40B are connected to the cathode chamber 40B.
  • a water discharge path 13 which is a flow path for discharging the hydrogen water generated in step 1, and the hydrogen water circulating through the circulation path 12 is electrolyzed in the electrolytic cell 4 so that the hydrogen water stored in the tank 3 is dissolved.
  • the second If the first electrolysis current supplied to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 in the mode is set smaller than the second electrolysis current supplied to the anode power supply 41 and the cathode power supply 42 in the second mode. Good.

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Abstract

水素水サーバー１は、隔膜４３によって陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとに区切られ、供給された水を電気分解することにより陰極室４０Ｂで水素水を生成する電解槽４と、陰極室４０Ｂで生成された水素水を貯えるタンク３と、タンク３と電解槽４との間で水素水を循環させる循環経路１２と、陰極室４０Ｂに接続され、陰極室４０Ｂで生成された水素水を吐水する吐水経路１３とを備え、循環経路１２を循環する水素水を電解槽４で電気分解することにより、タンク３に貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第１モードと、タンク３から供給された水素水を電解槽４でさらに電気分解し、陰極室４０Ｂで生成された水素水を吐水経路１３から吐水する第２モードとを有する。第１モードでの第１電解電流は、第２モードでの第２電解電流よりも小さい。

Description

水素水サーバー
　本発明は、電気分解によって生成された水素水を提供する水素水サーバーに関する。
　従来、電気分解によって水素が溶け込んだ水素水を生成する水素水生成装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
　上記特許文献１に開示されている水素水生成装置では、ユーザーの要求に応じて電解槽で水を電気分解し、生成された水素水を吐水する構成である。この種の電解水生成装置にあっては、吐水される水素水を短時間で生成する必要上、電解槽の給電体には、高い電解電流が供給される。この場合、電解槽で活発な電気分解が行なわれ　陰極室では大粒の気泡の水素ガスが発生する。しかしながら、このような大粒の水素ガスは、浮力が大きいため電解水の中に留まっている時間が短い傾向にある。このため、発生した水素ガスの多くが電解水に溶け込むことなく電解水と共に吐出され、溶存水素濃度の高い水素水を供給することが困難となるおそれがあった。
特開２０１４－２２６５９４号公報
　本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、従来の水素水生成装置に替えて、ユーザーの要求に応じて溶存水素濃度の高い水素水を供給できる水素水サーバーを提供することを主たる目的としている。
　本発明の水素水サーバーは、隔膜によって陰極給電体が配された陰極室と陽極給電体が配された陽極室とに区切られ、供給された水を電気分解することにより前記陰極室で水素が溶け込んだ水素水を生成する電解槽と、前記陰極室で生成された水素水を貯えるタンクと、前記タンクと前記電解槽との間で水素水を循環させるための流路である循環経路と、前記陰極室に接続され、前記陰極室で生成された水素水を吐水するための流路である吐水経路とを備え、前記循環経路を循環する水素水を前記電解槽で電気分解することにより、前記タンクに貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第１モードと、前記タンクから供給された水素水を前記電解槽でさらに電気分解し、前記陰極室で生成された水素水を前記吐水経路から吐水する第２モードとを有し、前記第１モードで前記陽極給電体及び前記陰極給電体に供給される第１電解電流は、前記第２モードで前記陽極給電体及び前記陰極給電体に供給される第２電解電流よりも小さいことを特徴とする。
　本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記第２モードでは、気泡状態の水素ガスが水素水と共に前記吐水経路から吐水されることが望ましい。
　本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記吐水経路は、前記陰極室から前記タンクに至る前記循環経路から分岐する流路であることが望ましい。
　本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記吐水経路が前記循環経路から分岐する分岐部には、前記陰極室から流出した水素水の流路の一部又は全部を前記循環経路又は前記吐水経路に切り替えるための流路切替弁が配されていることが望ましい。
　本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記陽極室から前記タンクに至る前記循環経路には、前記陽極室で発生した酸素ガスを排出するための排気手段が配されていることが望ましい。
　本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記陽極室から前記タンクに至る前記循環経路には、該循環経路を流れる水量を調整するための流量調整弁が配されていることが望ましい。
　本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記隔膜は、固体高分子膜を含むことが望ましい。
　本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記第１電解電流に対する前記第２電解電流の比は、２．５～７．０であることが望ましい。
　本発明の水素水サーバーは、隔膜によって陰極室と陽極室に区切られた電解槽と、陰極室で生成された水素水を貯えるタンクと、タンクと電解槽との間で水素水を循環させるための流路である循環経路とを備える。そして、循環経路を循環する水素水を電解槽で電気分解することにより、タンクに貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第１モードを有する。さらに、水素水サーバーは、陰極室で生成された水素水を吐水する吐水経路を備え、タンクから供給された水素水を電解槽でさらに電気分解し、陰極室で生成された水素水を吐水経路から吐水する第２モードとを有する。従って、ユーザーの要求に応じて水素水を随時提供することができ、使い勝手が高められる。
　そして、第１モードで陽極給電体及び陰極給電体に供給される第１電解電流は、第２モードで陽極給電体及び陰極給電体に供給される第２電解電流よりも小さい。このため、第１モードでは、第２モードと比較すると、陰極室で小さい気泡の水素ガスが発生する。このような小粒の水素ガスは、浮力が小さいため電解水の中に留まっている時間が長い傾向にあり、電解水に溶け込み易くなる。従って、第１モードで容易に溶存水素濃度の高い水素水を生成することが可能となる。
本発明の水素水サーバーの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 図１の水素水サーバーの電気的構成を示すブロック図である。 図１の水素水サーバーの第１モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。 図１の水素水サーバーの第２モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。 図４に続き、水素水サーバーの第３モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。 図５に続き、水素水サーバーの第３モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。
　以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
　図１は、本実施形態の水素水サーバー１の概略構成を示している。水素水サーバー１は、水素が溶け込んだ水素水を随時提供可能に貯える装置である。水素水サーバー１によって提供された水素水は、飲用又は料理用等の水として用いることができる。
　水素水サーバー１は、浄水フィルター２と、タンク３と、電解槽４とを備えている。
　浄水フィルター２は、タンク３に供給される水を浄化する。浄水フィルター２は、水素水サーバー１の本体部に対して着脱により交換可能に構成されている。浄水フィルター２は、タンク３の上流側の入水経路１１に設けられている。入水経路１１には、原水が供給される。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。入水経路１１は、入水弁２１を有する。入水弁２１は、水素水サーバー１への通水量を制御する。
　本実施形態の浄水フィルター２は、プレフィルター２Ａ、カーボン（活性炭）フィルター２Ｂ及び中空糸膜フィルター２Ｃを含む。プレフィルター２Ａは、最も上流側に配され、例えば、原水に含まれる０．５μｍ以上の物質を除去する。カーボンフィルター２Ｂは、プレフィルター２Ａの下流側に配され、プレフィルター２Ａを通過した物質を吸着によって除去する。中空糸膜フィルター２Ｃは、カーボンフィルター２Ｂの下流側に配され、プレフィルター２Ａ及びカーボンフィルター２Ｂを通過した例えば０．１μｍ以上の物質を除去する。
　タンク３は、浄水フィルター２を通過した水を貯える。入水弁２１の開閉を適宜制御することにより、タンク３の貯水量が適正化される。
　タンク３と電解槽４との間には、循環経路１２が設けられている。循環経路１２は、タンク３と電解槽４との間で水を循環させるための流路である。タンク３に貯えられた水は、循環経路１２を介して電解槽４に供給され、電気分解された後、循環経路１２を介してタンク３に戻る。
　電解槽４は、タンク３から供給された水を電気分解することにより水素水を生成する。電解槽４は、電解室４０と、陽極給電体４１と、陰極給電体４２と、隔膜４３とを有している。電解室４０は、隔膜４３によって、陽極給電体４１側の陽極室４０Ａと、陰極給電体４２側の陰極室４０Ｂとに区切られる。
　陽極給電体４１及び陰極給電体４２には、例えば、チタニウム等からなるエクスパンドメタル等の網状金属の表面に白金のめっき層が形成されたものが適用されている。このような網状の陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、隔膜４３を挟持しながら、隔膜４３の表面に水を行き渡らせることができ、電解室４０内での電気分解を促進する。白金のめっき層は、チタニウムの酸化を防止する。
　隔膜４３には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子材料等が適宜用いられている。隔膜４３の両面には、白金からなるめっき層が形成されている。隔膜４３のめっき層と陽極給電体４１及び陰極給電体４２とは、当接し、電気的に接続される。隔膜４３は、電気分解で生じたイオンを通過させる。隔膜４３を介して陽極給電体４１と、陰極給電体４２とが電気的に接続される。固体高分子材料からなる隔膜４３が適用される場合、水素水のｐＨ値を上昇させることなく、溶存水素濃度を高めることができる。
　電解室４０内での電気分解によって、陽極室４０Ａでは酸素ガスが発生し、陰極室４０Ｂでは水素ガスが発生する。本発明では、陰極室４０Ｂで発生した水素ガスが陰極室４０Ｂ内の電解水に溶け込んで、水素水が生成される。このような電気分解を伴って生成された水素水は、「電解水素水」と称される。
　循環経路１２は、電解槽４の上流側に配された循環経路１２ａ、１２ｂ及び１２ｃと、電解槽４の下流側に配された循環経路１２ｄ及び１２ｅを含む。循環経路１２ａは、上流の一端側でタンク３に接続され、下流の他端側で循環経路１２ｂ及び１２ｃに分岐する。循環経路１２ａには、ポンプ２２が設けられている。ポンプ２２は、循環経路１２内の水を駆動して、循環経路１２内を循環させる。
　循環経路１２ｂは、下流側で陽極室４０Ａに接続され、循環経路１２ｃは、下流側で陰極室４０Ｂに接続されている。循環経路１２ｂには流量センサー２７Ａが、循環経路１２ｃには流量センサー２７Ｂがそれぞれ設けられている。流量センサー２７Ａは、陽極室４０Ａに流れ込む水の流量を検出する。流量センサー２７Ｂは、陰極室４０Ｂに流れ込む水の流量を検出する。循環経路１２ｄは、上流の一端側で陽極室４０Ａに接続され、下流の他端側でタンク３に接続されている。循環経路１２ｅは、上流の一端側で陰極室４０Ｂに接続され、下流の他端側でタンク３に接続されている。
　水素水サーバー１は、陰極室４０Ｂに接続された吐水経路１３を備える。吐水経路１３は、陰極室４０Ｂで生成された水素水を吐水するための流路である。本実施形態の吐水経路１３は、循環経路１２ｅの一端側を介して陰極室４０Ｂに接続されている。なお、吐水経路１３は、陰極室４０Ｂに直接的に接続されていてもよい。
　吐水経路１３の先端側には、吐水口１３ａが設けられている。吐水口１３ａの下方には、カップ１００等を載置可能な空間が形成され、カップ１００からこぼれた水を収集するための受け皿部１３ｂが設けられている。
　本発明の水素水サーバー１は、循環経路１２を循環する水素水を電解槽４で電気分解することにより、水素水の溶存水素濃度を高めつつタンク３に貯える。こうして生成された水素水は、吐水経路１３を介してユーザーに提供されうる。従って、ユーザーの要求に応じて、水素水を随時提供することが可能となり、水素水サーバー１の使い勝手が高められる。
　図２は、水素水サーバー１の電気的構成を示している。水素水サーバー１は、ユーザーによって操作される操作部５と、入水弁２１、陽極給電体４１、陰極給電体４２等の各部の制御を司る制御部６とを備えている。
　操作部５は、ユーザーによって操作されるスイッチ又は静電容量を検出するタッチパネル等（図示せず）を有する。ユーザーは、操作部５を操作することにより、例えば、後述する水素水サーバー１の運転モードを設定することができる。ユーザーによって操作部５が操作されると、操作部５は対応する電気信号を制御部６に出力する。
　制御部６は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。陽極給電体４１と制御部６との間の電流供給ラインには、電流検出手段４４が設けられている。電流検出手段４４は、陰極給電体４２と制御部６との間の電流供給ラインに設けられていてもよい。電流検出手段４４は、陽極給電体４１、陰極給電体４２に供給する電解電流Ｉを検出し、その値に相当する電気信号を制御部６に出力する。
　制御部６は、例えば、電流検出手段４４から出力された電気信号に基づいて、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する直流電圧を制御する。より具体的には、制御部６は、予め設定された溶存水素濃度に応じて、電流検出手段４４によって検出される電解電流Ｉが所望の値となるように、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する直流電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流Ｉが過大である場合、制御部６は、上記電圧を減少させ、電解電流Ｉが過小である場合、制御部６は、上記電圧を増加させる。これにより、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に供給する電解電流Ｉが適切に制御される。
　制御部６は、水量センサー３１から出力された電気信号に基づいて、入水弁２１の開閉を制御する。図１に示されるように、水量センサー３１は、タンク３の上部に設けられている。水量センサー３１は、水に浮くフロート部を有する。本実施形態では、水量センサー３１は、タンク３の上部に設けられ、タンク３の貯水量が略満水状態となったとき、その旨の電気信号を制御部６に出力する。
　制御部６は、水量センサー３１から上述した満水状態である旨の電気信号の入力を受けていないとき、入水弁２１を開放状態に制御する。これにより、タンク３に水が適宜補充され、貯水量が適切に維持される。
　タンク３に貯えられた水素水が消費されると、水量センサー３１から出力された電気信号に基づいて、制御部６は、入水弁２１を開放し、入水経路１１からタンク３に水が補充される。このとき、タンク３に貯えられた水素水の溶存水素濃度が低下するため、制御部６は、タンク３と電解槽４との間の循環経路１２でタンク３に貯えられた水素水を再び循環させながら、電解槽４で電気分解させ、溶存水素濃度を高める。
　水素水の循環にあたって、制御部６は、ポンプ２２の駆動電圧を制御する。このとき、制御部６は、流量センサー２７Ａ及び２７Ｂによって検出された流量を監視しながら、ポンプ２２の駆動電圧を制御する。これにより、タンク３に貯えられた水素水が、タンク３と電解槽４との間の循環経路１２を循環し、陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂに電解水が満たされる。さらに制御部６は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に電解電圧を印加する。これにより、電解槽４に供給された電解水がさらに電気分解され、タンク３内に貯えられた水素水の溶存水素濃度が高く維持されうる。何らかの事情により、流量センサー２７Ａ及び２７Ｂによって検出された流量が十分な値に満たない場合は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２への電解電圧の印加を停止する。これにより、電解槽４に電解水が十分に供給されていない状態での電解電圧の印加が防止されうる。
　水素水サーバー１は、運転モードとして、循環経路１２を循環する水素水を電解槽４で電気分解することにより、タンク３に貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める「第１モード」と、タンク３に貯えられた水素水を吐水経路１３から吐水する「第２モード」とを有する。第２モードでは、タンク３から電解槽４に供給された水素水がさらに電気分解され、陰極室４０Ｂで生成された水素水が吐水経路１３から吐水する。第１モードでの運転時間は、第２モードでの運転時間よりも大きい。
　本実施形態では、第１モードで陽極給電体４１及び陰極給電体４２に供給される第１電解電流及び第２モードで陽極給電体４１及び陰極給電体４２に供給される第２電解電流は、制御部６によって制御される。
　そして、第１モードでの第１電解電流は、第２モードでの第２電解電流よりも小さい。このため、第１モードでは、陰極室４０Ｂで目視によっては確認が困難な程度に小粒の気泡の水素ガスが発生する。このような小粒の水素ガスは、浮力が小さいために電解水の中に留まっている時間が長い傾向にあり、電解水に溶け込み易くなる。従って、第１モードで容易に溶存水素濃度の高い水素水を生成することが可能となる。
　本発明では、第１電解電流が第２電解電流よりも小さいことに起因して、第１モードで単位時間あたりに陰極室４０Ｂで発生する水素ガスが少なくなる。しかしながら、長時間にわたって第１モードで水素水サーバー１を運転することにより、徐々にタンク３内の水素水の溶存水素濃度を高めることが可能となる。本発明では、第１モードは、第２モードでの水素水の吐水とは別個に行なわれ、第１モードは、第２モードで水素水を吐水していない場合に、随時実行されうる。このため、長時間にわたって第１モードで水素水サーバー１を運転することが可能となる。そして、このような水素水サーバー１の運転状況にあっては、長時間にわたって実行される第１モードでの第１電解電流が第２電解電流よりも小さいので、水素水サーバー１の消費電力は抑制されうる。
　一方、第２モードでは、電解槽内で電気分解が活発に行なわれ、陰極室４０Ｂで水素ガスが大量に発生する。このとき発生する水素ガスの一部は水素水に溶け込み、溶存水素水濃度を高める。
　そして、水素水に溶け込めなかった水素ガスは、比較的大粒の気泡となって水素水と共に吐水経路から吐水される。このような気泡状態の水素ガスは、目視によっても確認可能であり、ユーザーは、吐水された水が水素水であることを視覚的に確認することが可能となる。
　好ましい第１電解電流の範囲は、例えば、１～２Ａである。この場合、第１モードでの陰極室４０Ｂで微小な気泡の水素ガスが発生する。このような気泡状態の水素ガスは、陰極室４０Ｂ内の電解水に溶け込みやすく、効率よく溶存水素濃度を高めることが可能となる。また、好ましい第２電解電流の範囲は、例えば、５～７Ａである。この場合、第２モードでの陰極室４０Ｂで大粒の気泡の水素ガスが発生するので、目視による確認が容易となり、水素水サーバー１の商品価値が高められる。このような観点から、第１電解電流に対する第２電解電流の比は、２．５～７．０が好ましい。
　本実施形態では、吐水経路１３は、陰極室４０Ｂからタンク３に至る循環経路１２ｅから分岐する流路である。これにより、水素水サーバー１の構成が簡素化される。
　吐水経路１３が循環経路１２ｅから分岐する分岐部１２ｆには、流路切替弁２３が配されている。流路切替弁２３には、いわゆる三方弁が適用されうる。流路切替弁２３は、水素水サーバー１の運転モードに応じて制御部６によって制御され、分岐部１２ｆよりも下流側の流路の一部又は全部を循環経路１２ｅ又は吐水経路１３に切り替える。すなわち、第１モードでは、分岐部１２ｆよりも下流側の流路の全部が循環経路１２ｅとされる。そして、第２モードでは、分岐部１２ｆよりも下流側の流路の一部又は全部が吐水経路１３へと切り替えられる。これにより、簡素な構成で流路の切替が実現可能となる。
　陽極室４０Ａからタンク３に至る循環経路１２ｄには、排気手段２４が配されている。排気手段２４は、循環経路１２ｄの水から気体のみを分離して排出する機能を有するいわゆるガス抜き弁を含む。電解槽４内での電気分解に伴い陽極室４０Ａで発生した酸素ガスは、排気手段２４によって、循環経路１２の外部に排出される。これにより、陽極室４０Ａには電気分解に必要とされる水が常時満たされることとなり、電解槽４内での電気分解が効率よく実行されうる。
　陽極室４０Ａからタンク３に至る循環経路１２ｄには、流量調整弁２５が配されている。流量調整弁２５は、排気手段２４よりもタンク３の側に設けられている。流量調整弁２５は、制御部６によって制御され、循環経路１２ｄを流れる水量を調整する。例えば、第１モードにおいて、流量調整弁２５が閉じられることにより、陽極室４０Ａからタンク３に戻る電解水の流れが阻止される。
　図１に示されるように、タンク３には、冷却装置７が接続されている。冷却装置７は、冷媒を冷却してタンク３の外壁に供給することにより、タンク３を冷却する。冷却装置７の動作は、制御部６によって制御される。これにより、冷却装置７によってタンク３に貯えられた水素水が所望の温度に冷却される。従って、ユーザーの要求に応じて、冷却された水素水を随時提供することが可能となり、水素水サーバー１の使い勝手が高められる。
　本実施形態では、制御部６による管理の下で、タンク３に貯えられた水素水は、定期的に入れ替えられる。水素水の入れ替えにあたっては、まず、タンク３に貯えられた水素水が排出され、その後、入水経路１１から新たな水がタンク３に供給される。
　タンク３には、水素水を排出するための排水経路１４が接続されている。本実施形態では、循環経路１２ａの一部を介してタンク３と排水経路１４とが接続されている。タンク３と排水経路１４とが直接的に接続される構成であってもよい。
　排水経路１４には、排水弁２６が設けられている。排水弁２６は、制御部６によって制御され開閉動作する。排水弁２６が開かれると、タンク３に貯えられた水素水が排水口１４ａから排出される。
　上記受け皿部１３ｂは、経路１３ｃを介して排水経路１４に接続されている。受け皿部１３ｂによって収集された水は、経路１３ｃを経由して排水経路１４から排出される。
　図３は、第１モードでの水素水サーバー１の各部の動作及び水の流れを示している。同図では、水の満たされている領域が薄いハッチングで示されている（以下、図４乃至６においても同様とする）。第１モードでは、流路切替弁２３のタンク３側の流路は開かれ、吐水経路１３側の流路は閉じられている。さらに、排水弁２６は閉じられ、入水弁２１はタンク３の貯水量に応じて適宜開閉される。そして、流量調整弁２５は閉じられている。
　陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂに水が満たされた状態で、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に電解電圧が印加されると、電解槽４で電気分解が開始され、陰極室４０Ｂで水素水が生成される。このとき、制御部６は、電流検出手段４４によって検出される電解電流が上記第１電解電流となるように、電解電圧をフィードバック制御する。そして、ポンプ２２に駆動電圧が印加されると、ポンプ２２によって循環経路１２内の水が圧送され、タンク３及び電解槽４を含む循環経路１２内を水が循環し、陰極室４０Ｂで生成された水素水がタンク３に回収される。
　このとき、陽極室４０Ａで電気分解によって生じた酸素ガスは、循環経路１２ｄを上方に移動し、排気手段２４から排出される。水素水サーバー１の内部空間は、外部から密閉されてないので、排気手段２４から排出された酸素ガスは、水素水サーバー１の外部の大気に開放される。
　さらに、流量調整弁２５が閉じられていることから、陽極室４０Ａからタンク３に戻る電解水の流れが阻止される。これにより、溶存水素濃度の上昇に寄与しない陽極室４０Ａの電解水は、タンク３に戻らないので、タンク３内の水素水の溶存水素濃度が効率よく高められる。なお、第１モードでの流量調整弁２５は、完全に閉じられている状態に限られず、陽極室４０Ａからタンク３に戻る電解水の水量が陰極室４０Ｂからタンク３に戻る電解水の水量よりも小さくなる程度に、流量が絞られる状態に制御されていてもよい。
　図４は、第２モードでの水素水サーバー１の各部の動作及び水の流れを示している。第２モードでは、図３に示される第１モードの状態から、流路切替弁２３によって、陰極室４０Ｂを通過した水素水の流路が切り替えられる。すなわち、第２モードでは、タンク３側の流路は閉じられ、吐水経路１３側の流路は開かれる。この状態でポンプ２２が駆動することにより、陰極室４０Ｂを通過した水素水は、吐水経路１３に流入し、吐水口１３ａから吐水される。
　このとき、制御部６は、電流検出手段４４によって検出される電解電流が上記第２電解電流となるように、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する電解電圧をフィードバック制御する。これにより、電解槽４での電気分解が活発となり、陰極室４０Ｂで大量の水素ガスＨが発生し、吐水口１３ａから気泡状体の水素ガスＨを含む水素水が吐水される。なお、このとき、陽極室４０Ａで発生する酸素ガスは、循環経路１２ｄを通過して排気手段２４から排出される。
　水素水サーバー１は、運転モードとして、タンク３、電解槽４、循環経路１２、吐水経路１３及び排水経路１４等を殺菌する第３モードを有する。
　図５及び６は、第３モードでの水素水サーバー１の各部の動作及び水の流れを時系列で示している。第３モードでは、タンク３内及び循環経路１２内の水が加熱されて循環され、タンク３、電解槽４及び循環経路１２等の各部が加熱により殺菌される。これにより、水素水サーバー１内の各部での細菌等の繁殖が抑制される。第３モードは、制御部６の管理の下、定期的に実行される。例えば、第３モードは、毎日の深夜の時間帯等に実行される。第３モードを実行する時間帯等は、例えば、ユーザーが操作部５を操作して適宜設定することができる。
　タンク３には、第３モードで水を加熱するためのヒーター（加熱手段）８が設けられている。ヒーター８は、ジュール熱によって発熱し、タンク３に貯えられた水を加熱する。また、循環経路１２のタンク３とポンプ２２との間には、ヒーター（加熱手段）８Ａが設けられている。ヒーター８Ａは、循環経路１２を構成する管の一部に設けられている。ヒーター８Ａは、ジュール熱によって発熱し、循環経路１２内の水を加熱する。ヒーター８及び８Ａは、制御部６によって制御される。ヒーター８又は８Ａのうち、いずれか一方のみが加熱手段として適用されていてもよい。
　図５に示されるように、制御部６は、ヒーター８及び８Ａを制御して、タンク３に貯えられた水及び循環経路１２内の水を加熱させる。これにより、タンク３内及び循環経路１２内で熱水が生成され、タンク３及び循環経路１２内が熱水によって殺菌され、細菌等の繁殖が抑制される。
　第３モードでは、制御部６によって、流路切替弁２３及び排水弁２６の状態は、当初第１モードと同等に制御される。すなわち流路切替弁２３のタンク３側の流路は開かれ、吐水経路１３側の流路は閉じられている。そして、排水弁２６は閉じられている。さらに、第３モードでは、流量調整弁２５が開かれる。この状態でポンプ２２が駆動されると、陽極室４０Ａ、流量センサー２７Ａ、循環経路１２ｂ及び１２ｄにも十分な熱水が供給され、陽極室４０Ａ、流量センサー２７Ａ、循環経路１２ｂ及び１２ｄ等が熱水によって殺菌される。このとき、陽極室４０Ａに供給される熱水の流量は、流量センサー２７Ａによって、陰極室４０Ｂに供給される熱水の流量は、流量センサー２７Ｂによってそれぞれ検出され、制御部６によって監視される。
　陽極室４０Ａに供給される熱水の流量は、陰極室４０Ｂに供給される熱水の流量と同等に設定されるのが望ましい。これにより、陽極室４０Ａにも陰極室４０Ｂと同量の熱水が供給され、陽極室４０Ａ、循環経路１２ａ及び１２ｂが十分に殺菌されうる。
　なお、ヒーター８及び８Ａを制御して、タンク３に貯えられた水及び循環経路１２内の水を加熱するにあたっては、予め排水弁２６を開いて、排水口１４ａからタンク３に貯えられた水の一部を排出してもよい。この場合、加熱する水が少量となるため、短時間かつ少ない電力で加熱を完了させることが可能となる。
　さらにこの場合、第３モードでのタンク３内の熱水は、水蒸気を含むのが望ましい。タンク３内に水蒸気が充満されることにより、タンク３の貯水量が減じられることに起因する熱水が浸かってないタンク３の上部領域が水蒸気によって殺菌される。例えば、水量センサー３１及び天壁３３等が水蒸気によって殺菌される。
　なお、短時間で十分な殺菌効果を得るため、熱水の温度は、例えば、７５℃以上が望ましい。
　流量センサー２７Ａ及び流量センサー２７Ｂによって検出された流量の積算値が、予め定められた閾値を超えると、制御部６は、電解槽４及び循環経路１２等の殺菌が完了したと判断し、ヒーター８及び８Ａをオフし、加熱を終了すると共に、ポンプ２２の駆動を終了する。そして、図６に示されるように、制御部６は、排水弁２６を開放して、タンク３、循環経路１２及び電解槽４等から熱水を排出させる。また、流路切替弁２３のタンク３側の流路は閉じられ、吐水経路１３側の流路は開かれることにより、吐水経路１３から熱水が排出される。このとき、吐水経路１３及び排水経路１４を通過する熱水によって、吐水経路１３及び排水経路１４が殺菌される。また、吐水口１３ａから吐出された熱水は、受け皿部１３ｂによって収集され、経路１３ｃを通過して排水経路１４に至る。これにより、受け皿部１３ｂ及び経路１３ｃが殺菌される。
　殺菌モードでは、制御部６は、流量センサー２７Ａ及び２７Ｂによって検出された流量を監視しながら、ポンプ２２の駆動電圧を制御する。これにより、循環経路１２及び電解槽４を流れる熱水の量が制御部６によって管理される。制御部６は、循環経路１２及び電解槽４を流れる熱水の量に基づいて、循環経路１２及び電解槽４の殺菌の進行具合を　把握　し、殺菌モードを適宜終了させることができる。なお、殺菌モードの終了にあたっては、制御部６は、ポンプ２２を停止させると共に、流量調整弁２５及びバイパス弁２８を開く。これにより、循環経路１２ｂ、１２ｄ及び陽極室４０Ａ内の熱水が排水経路１４から排出される。
　図１に示されるように、本実施形態では、タンク３の天壁３３に、紫外線ＬＥＤ（紫外線照射手段）３４が設けられている。紫外線ＬＥＤ３４は、制御部６によって制御されて紫外線を照射する発光ダイオードである。紫外線ＬＥＤ３４から照射される紫外線によって、タンク３の内部が殺菌される。紫外線ＬＥＤ３４は、タンク３の他、循環経路１２又は電解槽４に設けられていてもよい。紫外線ＬＥＤ３４は、上記電解水生成モード及び殺菌モードにおいて点灯させることができる。水素水サーバー１の運転中において、紫外線ＬＥＤ３４が常時又は定期的に点灯するように構成されていてもよい。
　以上、本実施形態の水素水サーバー１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、水素水サーバー１は、少なくとも、隔膜４３によって陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとに区切られ、供給された水を電気分解することにより陰極室４０Ｂで水素水を生成する電解槽４と、陰極室４０Ｂで生成された水素水を貯えるタンク３と、タンク３と電解槽４との間で水素水を循環させるための流路である循環経路１２と、陰極室４０Ｂに接続され、陰極室４０Ｂで生成された水素水を吐水するための流路である吐水経路１３とを備え、循環経路１２を循環する水素水を電解槽４で電気分解することにより、タンク３に貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第１モードと、タンク３から供給された水素水を電解槽４でさらに電気分解し、陰極室４０Ｂで生成された水素水を吐水経路１３から吐水する第２モードとを有し、第１モードで陽極給電体４１及び陰極給電体４２に供給される第１電解電流は、第２モードで陽極給電体４１及び陰極給電体４２に供給される第２電解電流よりも小さく設定されていればよい。
　　１　　水素水サーバー
　　３　　タンク
　　４　　電解槽
　１２　　循環経路
　１３　　吐水経路
　２４　　排気手段
　２５　　流量調整弁
　４０Ａ　陽極室
　４０Ｂ　陰極室
　４３　　隔膜

Claims (8)

  1. 　隔膜によって陰極給電体が配された陰極室と陽極給電体が配された陽極室とに区切られ、供給された水を電気分解することにより前記陰極室で水素が溶け込んだ水素水を生成する電解槽と、前記陰極室で生成された水素水を貯えるタンクと、前記タンクと前記電解槽との間で水素水を循環させるための流路である循環経路と、前記陰極室に接続され、前記陰極室で生成された水素水を吐水するための流路である吐水経路とを備え、
    　前記循環経路を循環する水素水を前記電解槽で電気分解することにより、前記タンクに貯えられる水素水の溶存水素濃度を高める第１モードと、
    　前記タンクから供給された水素水を前記電解槽でさらに電気分解し、前記陰極室で生成された水素水を前記吐水経路から吐水する第２モードとを有し、
    　前記第１モードで前記陽極給電体及び前記陰極給電体に供給される第１電解電流は、前記第２モードで前記陽極給電体及び前記陰極給電体に供給される第２電解電流よりも小さいことを特徴とする水素水サーバー。
  2. 　前記第２モードでは、気泡状態の水素ガスが水素水と共に前記吐水経路から吐水される請求項１記載の水素水サーバー。
  3. 　前記吐水経路は、前記陰極室から前記タンクに至る前記循環経路から分岐する流路である請求項１又は２に記載の水素水サーバー。
  4. 　前記吐水経路が前記循環経路から分岐する分岐部には、前記陰極室から流出した水素水の流路の一部又は全部を前記循環経路又は前記吐水経路に切り替えるための流路切替弁が配されている請求項３記載の水素水サーバー。
  5. 　前記陽極室から前記タンクに至る前記循環経路には、前記陽極室で発生した酸素ガスを排出するための排気手段が配されている請求項１乃至４のいずれかに記載の水素水サーバー。
  6. 　前記陽極室から前記タンクに至る前記循環経路には、該循環経路を流れる水量を調整するための流量調整弁が配されている請求項１乃至５のいずれかに記載の水素水サーバー。
  7. 　前記隔膜は、固体高分子膜を含む請求項１乃至６のいずれかに記載の水素水サーバー。
  8. 　前記第１電解電流に対する前記第２電解電流の比は、２．５～７．０である請求項１乃至７のいずれかに記載の水素水サーバー。
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